[发明专利]基于异步双频感应加热均匀自控制齿轮热处理装置及方法

权利要求书

1.一种基于异步双频感应加热均匀自控制齿轮热处理方法，采用了基于异步双频感应加热均匀自控制齿轮热处理装置，其特征在于：装置包括电源箱、感应线圈、支架、齿轮调高电机、丝杠、丝母滑块、滑块导向柱、红外测温摄像头及计算机；所述齿轮调高电机竖直固装在支架底部，齿轮调高电机的电机轴朝上，所述丝杠竖直设置，丝杠底端通过联轴器与齿轮调高电机的电机轴同轴固连；所述滑块导向柱采用平行双柱结构，滑块导向柱竖直固装在齿轮调高电机侧方的支架上，所述丝母滑块连接在丝杠与滑块导向柱之间，丝母滑块的丝母端与丝杠相连接，丝母滑块的滑块端与滑块导向柱相连接，丝母滑块相对于丝杠和滑块导向柱具有升降移动自由度；所述丝母滑块上表面用于放置齿轮，所述感应线圈位于齿轮正上方，感应线圈通过导电支撑铜管与电源箱的正负电极板相固连；所述红外测温摄像头固定架设在感应线圈侧方的支架上，红外测温摄像头的高度高于齿轮上表面所在平面；所述电源箱、齿轮调高电机及红外测温摄像头均通过无线通信方式与计算机进行电连接；所述的基于异步双频感应加热均匀自控制齿轮热处理方法包括如下步骤：

步骤一：将需要进行热处理的齿轮安装到丝母滑块上表面，然后将感应线圈安装到齿轮正上方，保证感应线圈与齿轮同轴，之后启动齿轮调高电机，带动丝杠转动，通过转动的丝杠带动丝母滑块及齿轮升降移动，直到齿轮的齿根与感应线圈的垂直距离达到初始设定值d；

步骤二：设定中频感应加热时的电源初始功率P_m，同时设定高频感应加热时的电源初始功率P_h；

步骤三：接通电源箱，通过感应线圈对齿轮进行双频感应加热；

步骤四：先通入中频电流，对齿轮进行中频感应加热，中频感应加热时间为t₁，之后切换为高频电流，继续对齿轮进行高频感应加热，高频感应加热时间为t₂；

步骤五：在齿轮的任一齿顶处选取三个测温点，并依次记为测温点A₁、测温点A₂和测温点A₃，同时相邻的齿根处也选取三个测温点，并依次记为测温点C₁、测温点C₂和测温点C₃，利用红外测温摄像头对测温点A₁、测温点A₂、测温点A₃、测温点C₁、测温点C₂和测温点C₃进行实时温度监测，并将六个测温点的温度依次记为T_A1、T_A2、T_A3、T_C1、T_C2和T_C3；

步骤六：将六个测温点的温度数据传输至计算机中，通过计算机对齿顶和齿根处的温度进行计算，其中，齿顶处的温度计算公式为T_顶＝(T_A1+T_A2+T_A3)/3，齿根处的温度计算公式为T_根＝(T_C1+T_C2+T_C3)/3；

步骤七：通过计算机对齿轮的齿顶与齿根之间的最大温差ΔT_max进行计算，计算公式为ΔT_max＝∣T_顶-T_根∣；

步骤八：在计算机中设定三个温差校验值，依次为ΔT₁、ΔT₂和ΔT₃，且ΔT₁＞ΔT₃＞ΔT₂，然后通过计算机自动判断ΔT_max≥ΔT₁是否成立，若成立，则执行步骤九，若不成立，则执行步骤十二；

步骤九：通过计算机自动判断T_顶≥T_根是否成立，若成立，则执行步骤十，若不成立，则执行步骤十一；

步骤十：启动齿轮调高电机，带动丝杠转动，通过转动的丝杠带动丝母滑块及齿轮向上移动，直到齿轮的齿根与感应线圈的垂直距离减小Δd，然后执行步骤四；

步骤十一：启动齿轮调高电机，带动丝杠转动，通过转动的丝杠带动丝母滑块及齿轮向下移动，直到齿轮的齿根与感应线圈的垂直距离增加Δd，然后执行步骤四；

步骤十二：通过计算机自动判断ΔT_max≥ΔT₂是否成立，若成立，则执行步骤十三，若不成立，则执行步骤十六；

步骤十三：通过计算机自动判断ΔT_max≥ΔT₃是否成立，若成立，则执行步骤十四，若不成立，则执行步骤十五；

步骤十四：将中频感应加热时的电源初始功率减小ΔP，然后执行步骤四；

步骤十五：将高频感应加热时的电源初始功率增加ΔP，然后执行步骤四；

步骤十六：在计算机中设定齿轮的感应淬火温度T，通过红外测温摄像头监测齿轮的实时淬火温度T_min，通过计算机自动判断T_min≥T是否成立，若成立，则执行步骤十七，若不成立，则执行步骤四；

步骤十七：结束加热。